VDC輸出電源：類(lèi)型和應用

2020-07-07

節約和高效生產(chǎn)能源而消耗的世界中，VDC輸出電源仍然是當今使用最廣泛的電源。幾乎所有的電子設備和產(chǎn)品都使用直流（DC）。這意味著(zhù)幾乎所有以交流電（AC）形式流過(guò)您的電源線(xiàn)和壁式插座的電能都必須變成消耗性方式。

當今使用的各種電路都依賴(lài)于DC源，例如DC-DC轉換器，VDC輸出電源，壁式電源適配器和AC-DC轉換器。

VDC輸出電源

在大多數情況下，VDC輸出電源是一個(gè)簡(jiǎn)單的AC-DC轉換器，其電源電壓為110或220 VAC，并將其轉換為3V，5V，9V，12V或24 VDC。這些VDC輸出電源具有多種尺寸，配置和輸出電壓電平，包括固定或可變電壓。

在電子領(lǐng)域，DC以恒定的速率沿連續方向流動(dòng)。對于在可變交流電壓下無(wú)法正常工作的設備，這些類(lèi)型的輸出電源是必需的。最好的例子之一就是臺式機和筆記本電腦中的主板。

這些臺式機VDC輸出電源可提供3.3、5和12伏的DC，以滿(mǎn)足臺式機系統的各種需求。但是，由于所有VDC輸出電源都不相等，因此在為各種類(lèi)型的應用設計PCB時(shí)需要考慮。

VDC輸出電源類(lèi)型

VDC電源的兩種常規類(lèi)型是線(xiàn)性和開(kāi)關(guān)模式。盡管它們都提供VDC功率輸出，但是它們使用不同的方法來(lái)這樣做，并且它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。因此，讓我們更仔細地研究這兩種技術(shù)，并強調是什么使它們在您的設計中或多或少地具有優(yōu)勢。

就功能而言，線(xiàn)性電源傳導電流，而開(kāi)關(guān)電源將直流電轉換為開(kāi)關(guān)信號。在開(kāi)關(guān)模式VDC電源中，整流器產(chǎn)生DC輸出電壓。關(guān)于實(shí)際尺寸，線(xiàn)性VDC電源通常較大且較重，這可能會(huì )限制其實(shí)際應用。

每種類(lèi)型處理EMI，功率調節和功率處理的方式也有所不同。在電子領(lǐng)域，我們繼續看到一些利用線(xiàn)性VDC電源的設計。但是，大多數仍然使用開(kāi)關(guān)模式類(lèi)型。

交流至直流電逆變器盒提供典型的VDC輸出電源功能

開(kāi)關(guān)電源

開(kāi)關(guān)電源（SMPS）是一種利用功率半導體通過(guò)高頻率連續斷開(kāi)和接通來(lái)轉換和調節能量的設備。由于其作為動(dòng)力源的效率和有效性，它被廣泛用于各種應用中?？紤]到電子設備尺寸的不斷減小以及對所有便攜式產(chǎn)品的需求，這特別有益。

與線(xiàn)性VDC輸出電源相比，SMPS的優(yōu)勢包括體積更小，重量更輕，成本效益和效率更高，整體性能更好。

SMPS有四種類(lèi)型：

DC-DC轉換器

正向轉換器

反激轉換器

自激式反激轉換器

開(kāi)關(guān)穩壓器在SMPS中提供調節。串聯(lián)開(kāi)關(guān)元件可斷開(kāi)和接通通向平滑電容器的電流。反過(guò)來(lái)，電容器上的電壓控制串聯(lián)元件的接通時(shí)間。它通過(guò)電容器的連續開(kāi)關(guān)來(lái)維持應用所需的電壓電平。

線(xiàn)性VDC輸出電源

通過(guò)設計，線(xiàn)性電源因為不受高頻切換的影響，因此最適合于低噪聲應用。它們用于要求出色的調節，低紋波，低電磁輻射以及出色的瞬態(tài)響應的應用中。線(xiàn)性電源只會(huì )降低其輸入電壓以提供較低的輸出電壓。

在設計方面，線(xiàn)性電源在使用一系列整流器電路和濾波器以提供非常干凈的直流電壓之前，通常會(huì )利用大型變壓器將交流電源的電壓降低至更低的交流電壓。線(xiàn)性電源的缺點(diǎn)是其尺寸，重量和效率較低。

我們通常會(huì )找到用于醫療設備，通信設備，低噪聲放大器，傳感器和模數轉換器的線(xiàn)性電源。

電源類(lèi)型的總體優(yōu)缺點(diǎn)

與線(xiàn)性電源相比，開(kāi)關(guān)電源的尺寸可小多達80％，重量更輕。但是，SMPS會(huì )產(chǎn)生高頻噪聲，從而干擾敏感的電子設備。SMPS還可以在10到20 ms的時(shí)間內承受少量交流電源損耗，而不會(huì )影響其輸出。

由于線(xiàn)性電源利用較大的半導體器件來(lái)調節其輸出電壓，因此它會(huì )產(chǎn)生更多的熱量，因此效率較低。熵的功率損失轉化為其電壓輸出的效率約為60％，而SMPS的效率通常約為80％。

關(guān)于瞬態(tài)響應時(shí)間，線(xiàn)性電源的速度比SMPS快100倍，這在特定應用中很關(guān)鍵。

在當今的電子領(lǐng)域，SMPS具有許多優(yōu)勢，包括它們的成本效益，更小的尺寸，更輕的重量以及更高的效率。所有這些優(yōu)點(diǎn)與當今對便攜性的更高需求以及幾乎所有電子設備的日益小型化相關(guān)。但是，您使用的VDC輸出電源的類(lèi)型取決于系統的總體要求及其應用。 

總之，SMPS更適合于便攜式設備，而線(xiàn)性電源最適合于敏感的模擬電路。